Una ricerca dimostra che le cellule umane possono trascrivere il DNA da sequenze di RNA (si apre una facile strada agli esseri umani geneticamente modificati?)

Redazione (Bart): con questa scoperta, alcuni ricercatori hanno dimostrato che le cellule dei mammiferi possono ritrascrivere in DNA le sequenze di RNA.

Fino ad ora, questa è l’unica eccezione al “dogma centrale della biologia molecolare” (es. DNA RNA → Proteine).

Si pensava, infatti, che fosse una prerogativa quasi esclusiva dei retrovirus (es. HIV) i quali, attraverso l’enzima della trascrittasi inversa, riescono a insinuarsi nella cellula ospite e a replicarsi.

Tuttavia, questo fenomeno (di per sé efficace nella replicazione del virus all’interno dell’organismo colpito) è soggetto a una frequenza di errori molto elevata il che comporta, di conseguenza, un’alta mutabilità del virus, con la conseguente impossibilità di elaborare un vaccino davvero efficace.

Questo risultato, senza dubbio sensazionale, apre la porta a scenari opposti come capita, a volte, nel caso di “trovate” rivoluzionarie.

Esiste lo scenario auspicato dagli stessi ricercatori, che consiste nell’utilizzo di tecniche genetiche che permettono di stimolare dei meccanismi di autoriparazione delle cellule umane, che possono portare a terapie anti-tumorali sempre più efficaci e meno invasive.

Ma esiste anche lo scenario “Wuhan” dove la stessa tecnica, se mal indirizzata, potrebbe condurre alla sintesi artificiale di DNA umano, partendo da sequenze di RNA ingegnerizzato.

In altre parole, si aprirebbe una facile strada agli esseri umani geneticamente modificati, dopo gli esperimenti dello scienziato cinese He Jiankui (Southern University of Science and Technology di Shenzhen), condannato per questo a tre anni di prigione.

Le complicazioni sul piano etico sono evidenti: una modifica all’embrione verrebbe ereditata dalle generazioni future e, potenzialmente, potrebbe influenzare un’intera popolazione.

Per non parlare degli effetti collaterali di un editing imperfetto, che potrebbe intaccare alcune caratteristiche dell’individuo che non dovrebbero essere coinvolte dalla modifica.

In ogni caso, secondo un sondaggio realizzato in Cina, più del 60% della popolazione sarebbe favorevole a esperimenti del genere, se il fine fosse solo quello di trattare o prevenire malattie. Cifre simili provengono da rilevazioni effettuate anche negli Stati Uniti.

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Redazione Jefferson.edu

Le cellule contengono meccanismi che duplicano il DNA in un nuovo set che si trasferisce nella nuova cellula che si è appena formata.

Questo fenomeno, chiamato “polimerasi”, costruisce anche dei “messaggi genetici” sotto forma di RNA, che sono come spezzoni di appunti copiati dal Ricettario Centrale del DNA, tali da essere letti in modo più efficace per poter essere trasformati in proteine.

Finora, si pensava che le polimerasi funzionassero solo in una direzione, DNA verso DNA (replicazione), o DNA verso RNA (trascrizione).

In altre parole, si pensava impossibile che i messaggi di RNA fossero riscritti nel Ricettario Centrale del DNA genomico.

Ma, ora, i ricercatori della Thomas Jefferson University hanno provato che i segmenti di RNA possono essere riscritti nel DNA, smentendo il dogma centrale della biologia — il che potrebbe avere enormi implicazioni, visto che interessa molti campi della biologia.

Richard Pomerantz (PhD), Professore Associato di “biochimica e biologia molecolare” presso la Thomas Jefferson University, ha detto che:

Questo lavoro apre le porte a molti altri studi che ci aiuteranno a comprendere l’importanza di un meccanismo che è in grado di convertire, nelle nostre cellule, i messaggi di RNA in DNA. Il fatto che una polimerasi umana possa farlo con notevole efficienza solleva molte domande”.

Ad esempio, questa scoperta implica che i messaggi di RNA possono essere utilizzati come modelli per riparare o riscrivere il DNA genomico.

Il lavoro è stato pubblicato lo scorso 11 giugno sulla rivista Science Advances.

Insieme al Prof. Gurushankar Chandramouly e ad altri collaboratori, il team del Dr. Pomerantz ha cominciato con lo studiare una polimerasi molto insolita, chiamata “polimerasi Theta”.

Delle 14 polimerasi DNA presenti nelle cellule di un mammifero, solo tre fanno la maggior parte del lavoro di duplicazione dell’intero genoma per prepararsi alla divisione cellulare.

Le restanti 11 sono coinvolte essenzialmente nel rilevamento degli errori, ad esempio nei filamenti di DNA e, quindi, nella loro riparazione.

La “polimerasi Theta” ripara il DNA ma è soggetta ad errori e, quindi, causa delle mutazioni.

I ricercatori hanno poi notato che alcune delle cattive qualità della “polimerasi Theta” erano condivise con un altro meccanismo cellulare, anche se è più comune nei virus: la “trascrittasi inversa”.

Analogamente alla “polimerasi Theta”, anche la “trascrittasi inversa” dell’HIV agisce come una “polimerasi DNA”, ma può anche fissare l’RNA e ritrascriverlo in un filamento di DNA.

In una serie di esperimenti ad alto livello, i ricercatori hanno dimostrato che la “polimerasi Theta” era in grado di convertire i messaggi di RNA in DNA, con risultati migliori rispetto alla duplicazione DNA verso DNA.

La “polimerasi Theta” è stata più efficiente e ha fatto meno errori, suggerendo che questa funzione potrebbe essere il suo scopo primario nella cellula.

Il gruppo, grazie alla collaborazione con il laboratorio del Dr. Xiaojiang S. Chen della USC (University of South California), ha usato la cristallografia a raggi X per definire la struttura della molecola e ha scoperto che questa era in grado di cambiare forma per ospitare quella più ingombrante del RNA — una caratteristica unica fra tutte le polimerasi.

Il Dr. Pomerantz ha affermato che:

”La nostra ricerca suggerisce che la funzione principale della polimerasi Theta sia quella di agire come una trascrittasi inversa.

Nelle cellule sane, lo scopo di questa molecola è essenzialmente la riparazione del DNA mediata dall’RNA.

Nelle cellule malate, come ad esempio le cellule tumorali, la polimerasi Theta è molto presente e promuove la crescita delle cellule tumorali e la resistenza ai farmaci.

Sarà fondamentale comprendere esattamente in che modo la polimerasi theta contribuisca sia alla riparazione del DNA che alla proliferazione delle cellule tumorali”.

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Gurushankar Chandramouly, Jiemin Zhao, Shane McDevitt, Timur Rusanov, Trung Hoang, Nikita Borisonnik, Taylor Treddinick, Felicia Wednesday Lopezcolorado, Tatiana Kent, Labiba A. Siddique, Joseph Mallon, Jacklyn Huhn, Zainab Shoda, Ekaterina Kashkina, Alessandra Brambati, Jeremy M. Stark, Xiaojiang S. Chen and Richard T. Pomerantz

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Link originale: https://www.jefferson.edu/about/news-and-events/2021/6/discovery-shows-human-cells-can-write-rna-sequences-to-dna.html

Scelto e tradotto da Bart

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